無潤滑擠壓(ya)時(shi)，很難用(yong)一(yi)個公(gong)式表(biao)示擠壓(ya)時(shi)所(suo)需(xu)要(yao)(yao)的力；而在一(yi)定溫度下，使用(yong)潤滑劑(ji)擠壓(ya)某種金屬所(suo)需(xu)要(yao)(yao)的力，卻可(ke)以由(you)理論公(gong)式表(biao)示，并且由(you)實驗所(suo)證實。
將變形(xing)金(jin)屬(shu)壞料加熱到(dao)適當的溫度，放置(zhi)在一個高壓(ya)(ya)(ya)鋼(gang)制(zhi)圓筒(tong)形(xing)的密封(feng)容器（擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)）內，密封(feng)容器的一端(duan)由擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)模封(feng)閉，模孔的面積即為所要求得到(dao)的制(zhi)品的斷(duan)面。 擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)的另(ling)一端(duan)由活塞（擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿(gan)）密封(feng)。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿(gan)可以在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)筒(tong)內移(yi)動，擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)金(jin)屬(shu)并(bing)(bing)使(shi)之(zhi)變形(xing)。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)桿(gan)裝置(zhi)在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機的主柱塞上(shang)，并(bing)(bing)由擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)機提供足夠的壓(ya)(ya)(ya)力。
擠壓(ya)不銹鋼管(guan)時，采用帶圓孔的擠壓模，將一根裝置在穿孔柱塞并可在擠壓桿內孔中移動的芯棒通過在擠壓筒中的空心壞料。伸入擠壓模孔的定徑帶。然后，擠壓桿在擠壓模和芯棒組成的環形縫隙中擠壓出鋼管。
擠(ji)(ji)壓力的大小主要取決于材(cai)料的變(bian)形(xing)抗(kang)力、潤(run)滑劑(ji)以及擠(ji)(ji)壓過程工藝參數(shu)的選擇。
1. 擠壓力大小(xiao)的表示(shi)
設(she)F為在(zai)一(yi)個(ge)半徑為R的(de)(de)(de)(de)擠壓(ya)筒中擠壓(ya)長(chang)度為L的(de)(de)(de)(de)坯料時所(suo)需要的(de)(de)(de)(de)總(zong)力。一(yi)段厚度為dl的(de)(de)(de)(de)金屬離(li)開模子(zi)的(de)(de)(de)(de)距(ju)離(li)為ι; f為擠壓(ya)時金屬與擠壓(ya)筒之間的(de)(de)(de)(de)摩擦系數，則：
西(xi)拜勒氏認為，進行一(yi)次(ci)變(bian)(bian)形所需要的力等于斷面上的變(bian)(bian)形和變(bian)(bian)形總阻力的乘積。所指變(bian)(bian)形即為變(bian)(bian)形材料的原(yuan)始斷面與最(zui)終斷面之間的自然對數比例。
設μ為擠壓比，即擠壓筒面積與擠壓模孔斷面積之比；Kw為擠壓溫度下抵抗金屬變形的阻力，則：
使用一般(ban)的潤滑劑時(shi)，摩擦系(xi)數為f=0.05,而有(you)色金屬不同潤滑劑擠(ji)壓時(shi)，摩擦系(xi)數為f=0.12。
各種金(jin)屬(shu)(shu)(shu)及合(he)金(jin)的(de)(de)變形阻(zu)力(li)如圖3-19所示。在不同的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)下擠(ji)(ji)壓(ya)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)及合(he)金(jin)時，擠(ji)(ji)壓(ya)力(li)隨(sui)溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)變化而增減。用(yong)式（3-3)、式（3-4)可以算(suan)出(chu)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)和合(he)金(jin)在不同擠(ji)(ji)壓(ya)溫(wen)(wen)度(du)(du)下的(de)(de)變形阻(zu)力(li)。因此(ci)，對(dui)每一種金(jin)屬(shu)(shu)(shu)和合(he)金(jin)都可以畫出(chu)一條表示溫(wen)(wen)度(du)(du)與變形阻(zu)力(li)的(de)(de)關系曲線(xian)(xian)(xian)。在擠(ji)(ji)壓(ya)溫(wen)(wen)度(du)(du)范圍內，這些(xie)曲線(xian)(xian)(xian)都是直線(xian)(xian)(xian)。
上述變形(xing)阻力值(zhi)是(shi)應用擠(ji)壓力公(gong)式計算(suan)出來的。可以發現，在這種已得(de)(de)到的數(shu)值(zhi)及各種高溫(wen)阻力試驗（蠕變試驗、高溫(wen)抗壓強度試驗）中(zhong)所(suo)得(de)(de)到的數(shu)值(zhi)之間存在著一個簡單的關(guan)系(xi)。
把擠壓筒的“比壓”定義為：P = F / πR2
實際上(shang)p值位于400~1200MPa,此可作(zuo)為參考。擠(ji)壓機的(de)(de)(de)(de)(de)比壓p值的(de)(de)(de)(de)(de)高低取決于擠(ji)壓筒的(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)。如果(guo)所選(xuan)擇的(de)(de)(de)(de)(de)直(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)過大，比壓就很(hen)低，不(bu)能得到(dao)足夠的(de)(de)(de)(de)(de)力(li)來(lai)完成操作(zuo)；如果(guo)相反，所選(xuan)擇的(de)(de)(de)(de)(de)擠(ji)壓筒直(zhi)(zhi)徑(jing)(jing)太小，擠(ji)壓簡就有變形(xing)或因(yin)不(bu)能承受太大的(de)(de)(de)(de)(de)壓力(li)而破裂的(de)(de)(de)(de)(de)危險，還(huan)有可能使擠(ji)壓桿彎折。
圖2-3已經指(zhi)出，在(zai)不同的(de)擠壓(ya)(ya)機壓(ya)(ya)力下，應該(gai)使用的(de)最(zui)大(da)及最(zui)小擠壓(ya)(ya)筒的(de)尺寸，以(yi)及最(zui)通常的(de)操作所使用的(de)擠壓(ya)(ya)筒直徑。
圖2-4也表明，金屬的變形(xing)(xing)阻(zu)力與變形(xing)(xing)可(ke)能(neng)性（擠(ji)壓(ya)比(bi)）之間的關系。式(shi)(shi)（3-1)和(he)式(shi)(shi)（3-2)還指出(chu)，金屬的變形(xing)(xing)阻(zu)力越高，則變形(xing)(xing)的可(ke)能(neng)性越小。
假設摩擦力可以忽(hu)略不計，即 f=0 , 則(ze)公式(shi)如(ru)下(xia)：
圖(tu)(tu)2-4 的(de)(de)曲線是以(yi) p=400~600~1200MPa繪制的(de)(de)。由(you)圖(tu)(tu)2-4 可(ke)以(yi)看出，由(you)于碳(tan)素鋼(gang)的(de)(de)變(bian)(bian)形抗力很低，其擠壓(ya)(ya)(ya)變(bian)(bian)形的(de)(de)可(ke)能性很大(da)。作為(wei)試(shi)驗數據，可(ke)能以(yi)擠壓(ya)(ya)(ya)比μ=225進行(xing)擠壓(ya)(ya)(ya)加工(gong)，即(ji)可(ke)用直徑為(wei)Φ120mm的(de)(de)圓坯料直接擠壓(ya)(ya)(ya)成(cheng)ф10mm×5mm的(de)(de)扁鋼(gang)。而(er)相反，耐熱鋼(gang)的(de)(de)變(bian)(bian)形可(ke)能性則(ze)小得多。如尼(ni)莫尼(ni)克難(nan)熔合金(jin)，無(wu)論使用什么樣的(de)(de)擠壓(ya)(ya)(ya)機都不(bu)可(ke)能在一道(dao)次擠壓(ya)(ya)(ya)工(gong)序(xu)中(zhong)，使其延伸系數能夠(gou)超過μ=80。
從以上擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)公式(shi)可以預見，如果按照擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)桿的進程(cheng)測繪擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)所(suo)(suo)需(xu)要的力(li)，則曲線將有(you)如圖3-20所(suo)(suo)示(shi)(shi)的形狀(zhuang)。圖3-20(a)所(suo)(suo)示(shi)(shi)為(wei)不使(shi)用(yong)潤滑劑(ji)時(shi)(shi)，擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)與坯料長度的關系。當(dang)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)開始時(shi)(shi)，擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)很高(gao)，隨著(zhu)操作的進行，擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)不斷地減小，當(dang)擠壓(ya)(ya)(ya)(ya)結束(shu)時(shi)(shi)，此力(li)只(zhi)相當(dang)于無摩(mo)擦變形時(shi)(shi)所(suo)(suo)需(xu)要的力(li)。
圖(tu)3-20(b)所示為使用潤滑(hua)劑擠壓(ya)時，擠壓(ya)力與坯料(liao)長度的(de)關(guan)系(xi)。摩(mo)擦(ca)系(xi)數(shu)值(zhi)f的(de)高低決定于所使用的(de)潤滑(hua)劑的(de)質量，當選用適當的(de)玻璃(li)潤滑(hua)劑時，可使摩(mo)擦(ca)系(xi)數(shu)值(zhi)f很小，操作開始(shi)時就(jiu)沒有頂峰壓(ya)力。
圖(tu)3-20(c)所示(shi)為使用潤滑劑慢速擠(ji)壓(ya)時，擠(ji)壓(ya)力(li)與坯(pi)料長度的(de)關系。當緩慢地進行(xing)擠(ji)壓(ya)時，精確地記錄擠(ji)壓(ya)力(li)，可以(yi)發現在擠(ji)壓(ya)過程中(zhong)，壓(ya)力(li)有所上升，這是由(you)于操(cao)作過程中(zhong)擠(ji)壓(ya)坯(pi)料的(de)冷(leng)卻，導致變(bian)形抗力(li)增加(jia)，于是總的(de)擠(ji)壓(ya)力(li)隨著操(cao)作的(de)進行(xing)而(er)增加(jia)。
最后，如果采用不適當的(de)潤滑劑(ji)慢(man)速擠壓(ya)時，所需要(yao)的(de)擠壓(ya)力(li)與坯料長度的(de)關系曲線將(jiang)會出現兩個(ge)峰值壓(ya)力(li)，即操作開始(shi)時和擠壓(ya)結(jie)束時的(de)頂(ding)峰壓(ya)力(li)。而(er)因(yin)坯料冷卻所引(yin)起的(de)阻力(li)升高，并未因(yin)摩(mo)擦(ca)的(de)減(jian)小而(er)抵(di)消。
2. 擠壓(ya)過程中擠壓(ya)力(li)的變化
擠(ji)壓(ya)開始和(he)(he)(he)擠(ji)壓(ya)過(guo)程中的(de)擠(ji)壓(ya)力，取決于(yu)坯(pi)料(liao)的(de)化(hua)學成分、加熱溫度(du)(du)、切斷擠(ji)壓(ya)速度(du)(du)、工(gong)模具溫度(du)(du)、潤滑劑(ji)和(he)(he)(he)坯(pi)料(liao)長度(du)(du)以及擠(ji)壓(ya)方(fang)法和(he)(he)(he)擠(ji)壓(ya)模形狀等一系列(lie)的(de)因素。
不銹鋼管坯料末端在一定的擠壓速度下，擠壓力隨著坯料長度變化的特性曲線如圖3-21所示。
圖3-21中，橫坐標(biao)表示擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿頭部對坯料前端的距(ju)離。擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)開(kai)始時(shi)(shi)，由(you)于首先(xian)在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)件(jian)上形成金(jin)屬流線，出現擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)迅速(su)上升(sheng)。在擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)末期，由(you)于擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿移(yi)近擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)模前端的“死區”，而對于“死區”則(ze)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)不足，所以壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)再次(ci)上升(sheng)。如果(guo)此時(shi)(shi)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)機不切(qie)斷（關機），則(ze)擠(ji)(ji)(ji)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)桿就會(hui)被制動，液壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)系(xi)統(tong)的壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)上升(sheng)到額定壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)。
A 坯料裝入溫度和擠壓(ya)筒溫度的響(xiang)
擠壓(ya)力隨著坯料的裝入溫度(du)的下降(jiang)而上(shang)升，對(dui)擠壓(ya)筒溫度(du)的關(guan)系也相同。
如圖(tu)3-21所示(shi)，只是擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)力(li)變(bian)得更大(da)(da)。但是，擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)過程(cheng)中，由變(bian)形(xing)功傳給(gei)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)坯料(liao)的(de)(de)(de)熱(re)量比從擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒放出的(de)(de)(de)熱(re)量是大(da)(da)或是小(xiao)，對于(yu)壓(ya)(ya)力(li)曲線有(you)很大(da)(da)的(de)(de)(de)影響。如果輸入的(de)(de)(de)熱(re)量比放出的(de)(de)(de)熱(re)量大(da)(da)，則由于(yu)擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)坯料(liao)的(de)(de)(de)溫度(du)上升，變(bian)形(xing)抗力(li)下降，因而擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)過程(cheng)中壓(ya)(ya)力(li)減小(xiao)（圖(tu)3-22).如果從擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)筒放出的(de)(de)(de)熱(re)量大(da)(da)于(yu)變(bian)形(xing)熱(re)，則關系曲線相(xiang)反(fan)，在擠(ji)(ji)壓(ya)(ya)過程(cheng)中壓(ya)(ya)力(li)上升（圖(tu)3-23)。
B 擠壓速度的影(ying)響(xiang)
為了(le)提高(gao)擠(ji)(ji)壓(ya)速度(du)需要加大(da)擠(ji)(ji)壓(ya)力(li)，為了(le)降低擠(ji)(ji)壓(ya)速度(du)則需要減小擠(ji)(ji)壓(ya)力(li)。如果在擠(ji)(ji)壓(ya)過程中(zhong)，擠(ji)(ji)壓(ya)速度(du)從v,變到v2,則擠(ji)(ji)壓(ya)力(li)隨坯料長度(du)變化(hua)的曲線(xian)如圖3-24所(suo)示。
在(zai)每(mei)一擠壓(ya)過程中，通過調節，可使擠壓(ya)速度保持在(zai)恒定值(zhi)。
由于擠壓時(shi)間(jian)不同(tong)，因而壓力曲線長度的不同(tong)是(shi)由于擠壓速度不同(tong)所致，如圖(tu)3-24和圖(tu)3-25所示。
a. 在(zai)20~25mm/s速度情(qing)況(kuang)下，隨(sui)坯(pi)料長(chang)度而(er)變(bian)化的(de)擠壓(ya)力下降(jiang)，并(bing)在(zai)擠壓(ya)到一大半坯(pi)料長(chang)度后，擠壓(ya)力變(bian)得最小(xiao)。
b. 在10~15mm/s速度時(shi)，擠壓力隨(sui)坯料(liao)長度變化保持(chi)不變。
在恒定(ding)的(de)速度(du)下擠壓時，擠壓力能以1:2的(de)比例變(bian)(bian)化，這是因為坯(pi)料裝(zhuang)入(ru)溫度(du)、擠壓筒溫度(du)和變(bian)(bian)形熱綜(zong)合影響的(de)結果。
在擠壓(ya)開始和(he)擠壓(ya)結束(shu)這兩(liang)種(zhong)工作條件下，擠壓(ya)力和(he)擠壓(ya)速(su)度(du)之間(jian)(jian)并不存在單一的關系。如果不考慮這兩(liang)種(zhong)情況，則可用圖3-26來(lai)表示擠壓(ya)速(su)度(du)和(he)擠壓(ya)力鋼管(guan)擠壓(ya)時的金屬流動及變(bian)形力的確定之間(jian)(jian)的基本關系。
擠壓(ya)機在某一定(ding)的(de)擠壓(ya)力以(yi)下，不能進行擠壓(ya)，并處于停止狀態。從這一點(dian)起的(de)整個曲線(xian)很(hen)平(ping)坦，很(hen)小(xiao)的(de)擠壓(ya)力變化已(yi)經足夠使擠壓(ya)速(su)度變化很(hen)大。
在擠壓開始(shi)時，首先必須在擠壓坯(pi)料中形成“金(jin)屬(shu)流線”，在此瞬間(jian)(jian)內，擠壓桿幾乎完全處于停止。當擠壓銅(tong)(tong)和青(qing)銅(tong)(tong)時，這個(ge)時間(jian)(jian)一(yi)般在1.5~2.0s.而在擠壓難擠壓的高合金(jin)時，這個(ge)時間(jian)(jian)在2s以下(xia)，但在特殊情況下(xia)可能大大超過2秒。
在擠(ji)壓(ya)(ya)桿停止的(de)時間內，由于節流(liu)(liu)閥打開(kai)，活塞泵在運轉，所以(yi)擠(ji)壓(ya)(ya)缸壓(ya)(ya)縮體積增加(jia)，壓(ya)(ya)力很快上升。只要(yao)擠(ji)壓(ya)(ya)件金屬(shu)開(kai)始流(liu)(liu)動，壓(ya)(ya)力就突然(ran)下(xia)降，因此(ci)，在擠(ji)壓(ya)(ya)開(kai)始時總是出(chu)現劇烈的(de)壓(ya)(ya)力峰值。
